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入口效应

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入口效应(entrance effect):又称巴勒斯效应(Barus effect),指熔融聚合物通过管道变化的截面发生取向且弹性储能的现象。

入口效应机理

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注射成型时,聚合物熔体经常需要通过截面大小不同的浇口和流道,当熔体经过流道截面变化的部位时,将会因界面的影响发生弹性收敛运动,使压力降突然增大。[1]

入口效应现象

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聚合物流体经过流道截面变化的部位时,由大到小的截面变化产生的收缩以及流体的粘弹特性,会使得流体的流线产生变化。流体流线形成锥状边界,即为入口收敛流动[2]

入口效应产生的因素

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入口压力损失

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在形成入口收敛流动时,聚合物材料在熔融状态下,通过由大到小的入口区域收缩流动时,会受到剪切、挤压的作用,流动的聚合物会发生性变而储能,同时产生粘性耗散,导致流入口处压力损失。[3]

法向应力效应

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聚合物熔体在变化的截面流动时,因其自身的粘弹特性,分子取向必然也会发生改变,形成各向异性,从而产生法向应力效应,导致法向应力差。法向应力差是引起诸如爬杆现象,压孔现象等一些特殊流变现象的主要原因。[3]

入口效应影响

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聚合物加工过程中,管道的尺寸的变化会产生死角,使得聚合物因停留过久而引起分解,同时不利于降低流动过程中因强烈干扰带来的总压力降,增大了能耗和流动缺陷,降低了产品质量和设备生产能力。

生产中的不利影响及消除方法

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不利影响

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入口效应通常对聚合物加工来说是不利的,特别是在注射、挤出和纤维纺丝过程中,可能导制产品变形和扭曲,降低制品尺寸稳定做并可能在制品内引入内应力,降低产品机械性能。

消除方法

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增加管子长度、增加管径、L/D增加,减小入口端的收敛角,适当降低加工应力、增加加工温度、给以牵伸力,减小弹性变形的不利因素。

入口效应的利用

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双管毛细管流变仪

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零长毛细管—形状与普通毛细管相同,只是长径比很小。

该流变仪可以在一次实验中得到:由它直接获得入口压力降,获得弹性信息。

参考文献

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  1. ^ 刘焕玲,贾建援,殷磊. 轴向热传导和入口效应对圆形微通道对流换热特性的影响[J].西安电子科技大学学报1001-24(2008)05-0916-06
  2. ^ 刘焕玲,贾建援,邵晓东.圆形微通道换热特性研究及其尺寸效应[J].西安交通大学学报,2007,41(11):1288-1292
  3. ^ 3.0 3.1 吴其晔,巫静安著,高分子材料流变学,高等教育出版社,2002-10-1,ISBN:9787040115826